Turvallinen vihreän ammoniakin tuotanto
Ihmisten, ympäristön ja laitteiden suojeleminen luotettavien mittausten avulla
Vihreään ammoniakkiin siirtyminen ja sen hiilijalanjäljen pienentäminen edellyttää turvallisuusmenettelyjen ja teknisten ratkaisujen käyttöönottoa kasvihuonekaasupäästöjen ja kaasuvuotojen minimoimiseksi. Keskeinen haaste on ylipaineistus. Reaktorit ja säiliöt toimivat korkeissa paineissa, ja äkilliset muutokset voivat aiheuttaa räjähdyksiä tai murtumia. Lisäksi ammoniakin syttyvyys aiheuttaa palo- tai räjähdysvaaran. Vuodot altistavat työntekijät ja ympäristön vaarallisille olosuhteille ammoniakin myrkyllisyyden vuoksi.
Olennaiset tiedot
3 x
suurempi ammoniakin kysyntä vuoteen 2050 mennessä vuoteen 2020 verrattuna (2022 Uusiutuvan ammoniakin innovaationäkymät)
Turvallinen vihreän ammoniakin tuotanto
Ammoniakin tuotantoprosessin kartta tarvittavine mittauspisteineen.
Ilmanerotusyksikkö (ASU)
Ilmanerotusyksiköt erottelevat ilman sen pääkomponentteihin: typpeen ja happeen, jotka ovat tärkeitä tuotettaessa teollisuuskaasuja kemikaalien valmistukseen. Prosessi sisältää tyypillisesti kryogeenisen tislauksen, jossa hyödynnetään näiden kaasujen kiehumispisteiden eroja alhaisissa lämpötiloissa. Ilmanerotusyksikkö antaa typen lähteen ammoniakin synteesiprosessiin. Saatu typpi yhdistetään sitten reaktorissa elektrolyysillä tuotetun vihreän vedyn kanssa.
Alan asiantuntemuksemme
Turvallisuuden lisäämiseksi uusiutuvista luonnonvaroista valmistetun vihreän ammoniakin tuotannossa keskeisten parametrien mittaaminen on ratkaisevan tärkeää. Parametrit, kuten paine, lämpötila ja pinta, ovat välttämättömiä riskien minimoimiseksi ja turvatoimenpiteiden toteuttamiseksi. Endress+Hauserin mittalaitteiden avulla näitä parametreja voidaan valvoa tehokkaasti ilmanerotusyksikön turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi.
- Paineen monitorointi Cerabar PMP71B -anturillamme ennen kuin kompressori varmistaa optimaaliset saantiolosuhteet ja suojaa kompressoria alhaisen tai vaihtelevan paineen aiheuttamilta vaurioilta.
- Jokaisessa jäähdytysvaiheessa tarkat lämpötilamittaukset varmistavat tehokkaan nesteyttämisen ja ovat ratkaisevia syklin ajoituksen, regeneroinnin ja tuotteen laadun kannalta. iTHERM TM131 -lämpötila-anturimme on oikea valinta näihin sovelluksiin.
- Erottamisen aikana jäähdytetty ilma jäähdytetään erittäin alhaisiin lämpötiloihin (alle -184°C). Monipistelämpötilamittari iTHERM TMS02 varmistaa luotettavan lämpötilan seurannan typen, hapen ja argonin tehokkaaksi erottamiseksi.
- Riittävän nesteen varmistaminen höyrystymistä varten on ratkaisevan tärkeää vakaan toiminnan kannalta. Ohjattu tutka Levelflex FMP54 monitoroi luotettavasti keittimen nestetasoa, mikä myös estää keittimen vaurioitumisen.
©Adobe Stock/ Grispb
Vihreä vety: CO2-vapaa syöttö ammoniakin tuotantoon
Perinteisesti suurin osa ammoniakkisynteesissä käytetystä vedystä on peräisin maakaasun höyrymetaanireformoinnista (SMR). Tämä prosessi vapauttaa merkittäviä hiilidioksidipäästöjä ("harmaa" vety). Veden elektrolyysillä uusiutuvilla energialähteillä tuotettu vihreä vety tarjoaa puhtaan vaihtoehdon fossiilisista polttoaineista saadun vedyn korvaamiseksi.
Alan asiantuntemuksemme
Vedyn varastointi on täysin omanlaisensa haaste. Se vie paljon tilaa alhaisen energiatiheyden vuoksi ja vaatii varastointiin joko korkeita paineita tai erittäin kylmiä lämpötiloja, mikä tekee siitä kallista. Lisäksi vety on syttyvää ja alttiina vuodoille, mikä vaatii tiukkoja turvatoimenpiteitä. Vihreän vedyn suurien määrien varastoiminen tarkoittaa myös, että jonkin verran energiaa menetetään väistämättä ajan myötä.
- Tarkkojen painemittausten varmistaminen on välttämätöntä ylipaineiden estämiseksi ja kompressorien käyttöiän pidentämiseksi. Cerabar PMP71B -painemittaus mittaa tarkasti ja luotettavasti vedyn paineistuksen.
- Lämpötila vaikuttaa kompression tehokkuuteen. iTHERM Moduline TM131 -lämpötila-anturiamme voidaan käyttää kompressorin tehokkuuden seuraamiseen.
- Endress+Hauser on kokonaisratkaisua tarjoava toimittaja laskutusmittausjärjestelmillesi koko vedyn arvoketjussa. Varmistaaksemme luotettavan kaupankäynnin ja standardien noudattamisen alan asiantuntemuksemme on apunasi koko projektin ajan.
©Endress+Hauser
Ammoniakin tuotanto (Haber-Bosch)
Haber-Boschin prosessi on vakiintunut teollinen menetelmä ammoniakin (NH₃) valmistukseen. Prosessin pääraaka-aineet ovat typpi ja vety. Ilmanerotusyksiköstä tuleva N2 yhdistetään H2:n kanssa ja saatetaan reagoimaan Haber-Boschin prosessin kautta ammoniakkikonversioreaktorissa.
Alan asiantuntemuksemme
Mittalaitteilla on keskeinen rooli ammoniakin tuotantoprosessien turvallisen ja tehokkaan toiminnan varmistamisessa. Tässä joitakin keskeisiä näkökohtia siitä, miten mittauslaitteet edistävät turvallista ammoniakin tuotantoa:
- Happi voi olla todellinen ongelma katalyyttimyrkytyksessä. Pienetkin happimäärät voivat aiheuttaa peruuttamattomia vahinkoja. Happianalysaattorilla, kuten OXY5500, syöttökaasun epäpuhtauksia voidaan monitoroida tarkasti.
- Useita termopariantureita, kuten iTHERM MultiSens Flex TMS01, voidaan sijoittaa strategisesti koko katalyyttipetiin havaitsemaan kaikki epänormaalit lämpötilapiikit tai gradientit.
- Raman Rxn5 -prosessianalysaattori mahdollistaa kvantitatiiviset kemiallisen koostumuksen mittaukset auttaen sinua monitoroimaan ja ohjaamaan ammoniakkipitoisuutta reaktorin silmukassa, katalyytin suorituskykyä ja prosessin optimointia.
- Liian paljon vetyä aiheuttaa räjähdysvaaran prosessisilmukassa. Tästä syystä reaktoriin menevän vedyn ja typen oikean stoikiometrisen suhteen saaminen on välttämätöntä. Coriolis-virtausmittarimme Promass F 300 soveltuu tähän sovellukseen.
- Reaktori on ylipainesuojauksen ensisijainen kohde eksotermisen reaktion ja mahdollisen ylipaineen vuoksi. Älykäs painemittaus Cerabar PMP71B voi auttaa estämään ylipaineistusta Haber-Bosch-prosessin ytimessä.
Edut
Luotettavat ja turvalliset mittauslaitteet vihreän ammoniakin tuotannossa paitsi lisäävät turvallisuutta, myös edistävät merkittävästi prosessin kokonaistehokkuutta, resurssien käyttöä, päästöjen vähentämistä sekä kestävän kehityksen tavoitteiden ja määräysten noudattamista. Nämä edut tukevat yhdessä turvallisemman, kestävämmän ja ympäristöystävällisemmän ammoniakin tuotantoprosessin kehittämistä.
Olennaiset tiedot
10
miljoonaa laitetta asennettuna turvallisuuteen liittyviin sovelluksiin vuodesta 1953 lähtien
Olennaiset tiedot
3%
tuoton lisäys vihreän ammoniakin tuotannossa Raman-teknologialla
Miten tehdä vihreän ammoniakin tuotannosta turvallista
Prosessimittalaitteilla on ratkaiseva rooli vihreän ammoniakin tuotannon turvallisuuden lisäämisessä, koska ne tarjoavat luotettavaa tietoa kriittisistä prosessiparametreista. Luotettava mittaus voi lisätä turvallisuutta seuraavilla tavoilla:
- Tunnistamalla reaktorin hotspot-pisteet ja siten ehkäisemällä paikallista ylikuumenemista monitoroimalla ja ohjaamalla monipistelämpötilaa
- Estämällä ylipaineistus monitoroinnin avulla
- Havaitsemalla TDLAS-teknologialla ammoniakkivirrassa olevat epäpuhtaudet, jotka voivat aiheuttaa turvallisuusriskejä
- Monitoroimalla ilmanerotusyksikön korkeapainevaihteluita
- Havaitsemalla vihreän vedyn varaston vuodot
